LA RIVIERE SOUTERRAINE DE WIN TIMDOUINE (Haut Atlas ... riviere souterraine de … · Outanane, Hydrogéochimie, isotopes, Karst, Jurassique, Maroc. Mémoire de EZINI El Arabi Master

Université Sidi Mohammed Ben Abdellah

Faculté des Sciences et Techniques

www.fst-usmba.ac.ma ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Faculté des Sciences et Techniques - Fès

B.P. 2202 – Route d’Imouzzer – FES 212 (0) 535 60 29 53 Fax : 212 (0) 535 60 82 14

Année Universitaire : 2013-2014

Master Sciences et Techniques : Hydrologie de Surface et Qualité des Eaux

MEMOIRE DE FIN D’ETUDES Pour l’Obtention du Diplôme de Master Sciences et Techniques

LA RIVIERE SOUTERRAINE DE WIN

TIMDOUINE (Haut Atlas Atlantique, Agadir

Maroc) :

Réalisé par :

EZINI El Arabi

Encadré par :

- BERAAOUZ El Hassane, Faculté des Sciences (FS), Agadir

- BENAABIDATE Lahcen, Faculté des Sciences et Techniques (FST), Fès

Soutenu Le 20 Juin 2014 devant le jury composé de :

- Pr. BERAAOUZ E. H. - Pr. BENAABIDATE L. - Pr. JABRANE M. - Pr. RAIS N. - Mr. BENABDELHADI M.

Stage (de 135 jours) effectué : Au laboratoire LAGAGE, FS Agadir

http://www.fst-usmba.ac.ma/

Mémoire de EZINI El Arabi

Master S.T : Hydrologie de Surface et Qualité des Eaux A.U : 2013/2014 I

Résumé Le plateau de Tasroukht est un « bassin hydrogéologique » d’environ 16km2 drainé

essentiellement par la rivière souterraine de Win Timdouine. Cette rivière souterraine ne

tarit jamais, et ses débits à la résurgence montrent des variations considérables,

caractéristiques des sources à réponse immédiate.

La grotte des lacs « Win Timdouine », célèbre par son caractère karstique, est pleine de

formes endokarstiques (stalactites, stalagmites, draperies, et gours…) et exokarstiques

(vallées sèches, dolines, lapiaz, avens et travertins…).

Les eaux des sources de la région (Win Timdouine, Tinfit, Tirhanimine, Tanit,

Aguerd…) et les puits environnants ont fait l’objet d’analyses physico-chimiques et

montrent une excellente qualité chimique des eaux (400µs/cm) de la source de Win

Timdouine et une qualité moyenne des autres sources.

Les eaux de certains puits et sources sont chargées en sulfates surtout ceux du puits

Aguerd (918,56mg/l), de la source de Tamlalt (498.13mg/l), du puits de Tizgui N Chorfa

(454.40mg/l), et de la source de Tanguit (441.87mg/l). Ces sulfates sont issus de la

dissolution des formations gypsifères du Jurassique.

Mots clés : Plateau de Tasroukht, Tazentoute, Win Timdouine, Imouzzer des Ida

Outanane, Hydrogéochimie, isotopes, Karst, Jurassique, Maroc.


Master S.T : Hydrologie de Surface et Qualité des Eaux A.U : 2013/2014 II

Abstract

The plateau of Tasroukht is a "groundwater catchment" of about 16km2 mainly drained

by the underground river of Win Timdouine. This underground river never dries up and its

resurgence flows show considerable variations (characteristic of springs with immediate

response).

“Win Timdouine” the cave of lakes, famous for its karstic nature, is full of endokarstic

forms (stalactites, stalagmites, draperies and gours ...) and exokarstic (dry valleys, dolines,

lapiaz, avens and travertins ...).

The water from springs (Win Timdouine, Tinfit, Tirhanimine, Tanit, Aguerd…) and

surrounding wells (in the study area) were the subject of physico-chemical analyses. These

analyses show an excellent chemical quality of Win Timdouine’s spring (400μs/cm) and a

moderate quality of the other springs.

The groundwater of some wells and springs is loaded with sulfates, especially the

samples of Aguerd’s well (918.56mg/l), Tamlalt’s spring (498.13mg/l), Tizgui N Chorfa’s

well (454.40 mg/l), and the spring of Tanguit (441.87mg/l). These sulfates are the result of

the dissolution of Jurassic gypsiferous formations.

Key Words: Underground River, Win Timdouine, Tazentoute, High Atlas,

Hydrogeochemistry, isotopic analysis, karsts, Morocco.


Master S.T : Hydrologie de Surface et Qualité des Eaux A.U : 2013/2014 III

REMERCIEMENTS

Ma sincère reconnaissance et ma vive gratitude D’abord, s’adressent à mes encadrants

Monsieur BERAAOUZ El Hassan, et Monsieur BENAABIDATE Lahcen, pour la

qualité de leur encadrement, pour leurs conseils pertinents, pour le temps qui m’ont

consacré, pour les discussions fructueuses, pour les remarques et les critiques constructives

et pour la confiance qui m’ont fait.

Je tiens à exprimer ma profonde gratitude et vifs remerciements, en particulier à mon

professeur BERAAOUZ El Hassan, qui m’a bien accueilli dès le premier jour du stage, et

m’a suivi pas à pas, par son correction, ses conseils, et interdictions. Sans oublier la

disponibilité de ses documents précieux. Merci pour votre encadrement fructueux.

J’adresse mes chers remerciements et profondes gratitudes à mon encadrant le professeur

BENAABIDATE Lahcen, pour son aide et conseil, malgré la distance qui nous sépare. Sa

boite e-mail et son numéro de téléphone étaient les fenêtres de contact sans cesse. Je lui

remercie aussi pour les cours qui nous a offert durant notre formation master. Merci

monsieur pour votre aide.

Je tiens à exprimer ma profonde gratitude et vifs remerciements, au Directeur du

Laboratoire de Géologie Appliquée et Géo-Environnement (LAGAGE) le professeur

BOUCHAOU Lhoussaine, d’abord pour m’avoir accepté à préparer mon mémoire au sein

du laboratoire, il me considérait comme un doctorant parmi ses doctorants. Merci mon

professeur pour votre aide et support en particulier dans le sujet des isotopes, qui

représente une nouvelle chose pour moi.

Je remercie vivement le professeur LAHRACH Abderrahim, responsable du master

Hydrologie de Surface et Qualité des Eaux (HSQE), ainsi que tous mes professeurs à la

faculté des sciences et techniques de Fès.

Je remercie le jeune docteur, mon ami EL BAHAT Abd El Hakim pour ses remarques

pertinents et suggestions sur ce mémoire. Je remercie tous les doctorants du laboratoire

LAGAGE. Je pense particulièrement à AIT BRAHIM Yassine, et NDA Baudelaire.

Merci pour vos soutiens, conseils, et discussions constructives. Merci pour tous mes amis à

la ville d’Agadir et ceux à Fès, et en premier lieu les étudiants du master HSQE.

Ce mémoire représente le moment privilégié pour exprimer ma reconnaissance et ma

gratitude à l’ensemble des personnes qui comptent dans ma vie. Je ne coûte rien sans vous

mes chers PARENTS, mes fidèles FRERES et SŒURS, et tous les membres de ma

grande famille « Oulad HAMMADI BEN MAHDI ». Merci pour votre support financier

et morale fournie durant ma vie scolaire, mon parcours universitaire, et la préparation de

mon présent master.


Master S.T : Hydrologie de Surface et Qualité des Eaux A.U : 2013/2014 IV

S O M M A I R E

Résumé--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- I

Abstract ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- II

REMERCIEMENTS-------------------------------------------------------------------------------------------------- III

Sommaire------------------------------------------------------------------------------------------------------IV

Liste des figures----------------------------------------------------------------------------------------------VI

Liste des tableaux--------------------------------------------------------------------------------------------VII

Liste des images---------------------------------------------------------------------------------------------VII

A. INTRODUCTION GENERALE ET PROBLEMATIQUE ---------------------------- 1

B. SITUATION GEOGRAPHIQUE ------------------------------------------------------------ 2

CHAPITRE I : HYDROLOGIE ET CLIMATOLOGIE ------------------------------------ 5

1. PRECIPITATION --------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 5 2. RUISSELLEMENT ----------------------------------------------------------------------------------------------------------- 11 3. TEMPERATURE ------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 11 4. DEBIT A LA SOURCE ------------------------------------------------------------------------------------------------------- 11 5. EVENEMENTS HISTORIQUE ---------------------------------------------------------------------------------------------- 12

CHAPITRE II : GEOLOGIE DU SITE WINTIMDOUINE ------------------------------ 13

1. CONTEXTE GEOLOGIQUE DE LA REGION D’IMOUZZER DES IDA-OUTANANE ---------------------------- 13 2. LITHOSTRATIGRAPHIE DU SITE WIN TIMDOUINE ---------------------------------------------------------------- 15 3. STRUCTURATION ET FRACTURES DU SITE WIN TIMDOUINE -------------------------------------------------- 21 4. PLISSEMENT DU SITE WIN TIMDOUINE ------------------------------------------------------------------------------ 22

CHAPITRE III : HYDROGEOLOGIE ET SPELEOLOGIE ---------------------------- 24

1. LE PROCESSUS DE KARSTIFICATION --------------------------------------------------------------------------------- 24 2. LE SYSTEME KARSTIQUE DU PLATEAU DE TASROUKHT -------------------------------------------------------- 25 3. SPELEOLOGIE ET FORMES KARSTIQUES ---------------------------------------------------------------------------- 26

a. Les Spéléothèmes : ----------------------------------------------------------------------------------------- 27 Les stalactites : ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 28

Les stalagmites : --------------------------------------------------------------------------------------------------- 28

Les Colonnes : ------------------------------------------------------------------------------------------------------ 29

Les draperies : ------------------------------------------------------------------------------------------------------ 30

Les gours : ----------------------------------------------------------------------------------------------------------- 31

Les disques et marmites : --------------------------------------------------------------------------------------- 31

Autres merveilles : ------------------------------------------------------------------------------------------------ 32

b. Les formes exo-karstiques : ------------------------------------------------------------------------------ 32

Les travertins : ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 32

Les lapiez : ----------------------------------------------------------------------------------------------------------- 33

Les dolines : --------------------------------------------------------------------------------------------------------- 33

Les avens : ----------------------------------------------------------------------------------------------------------- 34

Les vallées sèches : ------------------------------------------------------------------------------------------------ 35

4. CARTOGRAPHIE DE LA GROTTE --------------------------------------------------------------------------------------- 37

CHAPITRE IV : APPROCHE HYDROCHIMIQUE DE WIN TIMDOUINE ------- 39

1. HYDROCHIMIE ELEMENTAIRE ----------------------------------------------------------------------------------------- 41 a. Caractéristiques physico-chimiques des eaux -------------------------------------------------------- 41 La Température --------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 42


Master S.T : Hydrologie de Surface et Qualité des Eaux A.U : 2013/2014 V

Le potentiel de l’ion Hydrogène (pH) ----------------------------------------------------------------------- 42 La Conductivité Electrique (CE) ----------------------------------------------------------------------------- 43 La source Tamlalt ------------------------------------------------------------------------------------------------- 44 La source Win Timdouine -------------------------------------------------------------------------------------- 44 La source Tanguit ------------------------------------------------------------------------------------------------- 45

b. Caractérisation chimique des eaux --------------------------------------------------------------------- 45 i. Les éléments majeurs -------------------------------------------------------------------------------------------- 46

Interprétation des données : ---------------------------------------------------------------------------------------- 48 ii. Eléments mineurs et traces ------------------------------------------------------------------------------------- 49

c. Détermination des Faciès chimiques ------------------------------------------------------------------- 49 d. Faciès chimique des trois sources ----------------------------------------------------------------------- 53

Interprétation minéralogique : ---------------------------------------------------------------------------------------- 56 2. L’HYDROCHIMIE ISOTOPIQUE : --------------------------------------------------------------------------------------- 60

C. CONCLUSIONS, DISCUSSIONS ET PERSPECTIVES ---------------------------- 63

REFERENCE BIBLIOGRAPHIQUE --------------------------------------------------------- 66

REFERENCES WEBOGRAPHIQUES ------------------------------------------------------- 69

LES ANNEXES --------------------------------------------------------------------------------------- I

Historique et description speleologique de Win Timdouine -------------------------------- II

1. HISTORIQUE DE WIN TIMDOUINE ------------------------------------------------------------------------------------- II

2. DESCRIPTION SPELEOLOGIQUE DE LA GROTTE ----------------------------------------------------------------- III

Materiels et méthodes utilises lors de la preparation de ce memoire --------------------- V

1. SYNTHESE BIBLIOGRAPHIQUE ------------------------------------------------------------------------------------------ V 2. TRAVAUX DE TERRAIN ET TRAVAUX AU LABORATOIRE-------------------------------------------------------- VI

a. La Géologie ------------------------------------------------------------------------------------------------- VII b. L’Hydrochimie -------------------------------------------------------------------------------------------- VII c. La Spéléologie ----------------------------------------------------------------------------------------------- IX

3. MATERIELS UTILISES ------------------------------------------------------------------------------------------------------ X i. Matériel utilisés in situ ------------------------------------------------------------------------------------ XI ii. Matériels utilisés en laboratoire ------------------------------------------------------------------------ XII


Master S.T : Hydrologie de Surface et Qualité des Eaux A.U : 2013/2014 VI

LISTE DES FIGURES

Figure1 : Schéma montre la situation géographique du site Wintimdouine 5

Figure2 : Pluies annuelles au niveau de la station d’Imouzzer 8

Figure3 : Comparaison historique entre les paramètres de pluviosité de la région 9

Figure4 : Pluies moyennes annuelles enregistrées dans la station Abdelmoumen 11

Figure5 : La répartition et l’hétérogénéité des précipitations mensuelles 12

Figure6 : Coupe de la zone méridionale du Haut Atlas Occidental 15

Figure7 : Extrait de la carte géologique du Maroc pour situer le secteur de WT 16

Figure8 : Coupe stratigraphique de Tazentoute 17

Figure9 : Schéma explicatif de la falaise carbonatée 5 21

Figure10 : Cadre structural de la région Win Timdouine 25

Figure11 : Schéma de dissolution des roches carbonatées (karstification) 27

Figure12 : Blocs diagrammes expliquant les étapes de formation d’un réseau souterrain 27

Figure13 : Représentation schématique, d’un paysage karstique (Bakalowicz, 1999) 29

Figure14 : Représentation schématique de l’intérieur d’une grotte 30

Figure15 : Etapes de formation d’une doline 36

Figure16 : Schéma illustre la rivière souterraine de Win Timdouine 38

Figure17 : Carte simplifié de la rivière souterraine de Wintimdouine 40

Figure18 : Extrait de la carte topographique d’Imouzzer, pour les trois sources identifiées 42

Figure19 : Représentation graphique, de l’évolution spatiale de la température des eaux 44

Figure20 : Graphique montre la variation et l’hétérogénéité du pH des eaux 45

Figure21 : Représentation de la variation spatiale de CE pour les échantillons étudiés 46

Figure22 : Répartition de la représentativité de la teneur moyenne en chaque élément 50

Figure23 : Diagramme triangulaire de Piper pour les eaux de la région 52

Figure24 : Graphique obtenue par le logiciel Diagramme pour Ca-Mg 54

Figure25 : Les faciès chimiques des trois sources du site Win Timdouine 55

Figure26 : Graphique montre Ca-Mg valeurs en (mg/l) 57

Figure27 : Graphique montre une comparaison entre la minéralisation des roches dissoutes par les

eaux de Win Timdouine 58

Figure28 : Graphique montre une comparaison entre la minéralisation des roches dissoutes par les

quatre échantillons des eaux identifiées 60

Figure29 : Variation des teneurs en 18O en fonction du 2H dans les eaux de WT 63

Figure30 : Processus naturels pouvant influencer les compositions en Deutérium et en Oxygène-18

des eaux souterraines (d’après Clark et Fritz, 1997) 64

Figure31 : Carte de localisation des points d’eau échantillonnés ANNEXE2


Master S.T : Hydrologie de Surface et Qualité des Eaux A.U : 2013/2014 VII

LISTE DES TABLEAUX Tableau1 : Comparaison historique entre les paramètres de pluviosité de la région 9

Tableau2 : Les précipitations mensuelles de l’Est du site Wintimdouine, 10

Tableau3 : Paramètres physico-chimiques des eaux de la région 43

Tableau4 : Les résultats d’analyses des éléments majeurs de l’eau 48

Tableau5 : Normes de potabilité selon l’OMS 2011 50

Tableau6 : Grille simplifiée des normes marocaines pour les eaux souterraines 51

Tableau7 : Les éléments mineurs et traces disponibles 51

Tableau8 : Résultats des analyses isotopiques pour les eaux de la grotte Win Timdouine 62

LISTE DES IMAGES

Image1 : Les deux premières couches dans le log 18

Image2 : La 2ème formation géologique comme elle apparait dans le plateau 18

Image3 : Couche de calcaire gris clair assez fragile, dalle souterrain Win Timdouin 19

Image4 : Formation N°4 d’âge Rauracien moyen 19

Image5 : La formation géologique numéro 5, où se développe Win Timdouine 20

Image6 : La couche calcaire N°5, tout près de l’entrée de la grotte 20

Image7 : Marno-calcaire gris sombre et marne grise ou blanchâtre d’âge Oxfordien 21

Image8 : Formation basaltique N°15 dans le log 23

Image9 : La faille décrochante suivant laquelle se développe la grotte Win Timdouine 24

Image10 : Photo d’une stalactite de Win Timdouine 30

Image11&12 : Des stalagmites de Win Timdouine 31

Images13&14 : Formation d’une colonne 32

Images15, 16&17 : Images de l’intérieur de Win Timdouine montre des draperies 33

Images18&19 : Images des marmites et disques 34

Image20 : Exemple des travertins où il y a des eaux qui s’écoulent 35

Image21 : Lapiez du plateau de Tasroukht 35

Image22 : Doline dans le plateau de Tasroukht d’environ 10m de diamètre 36

Images23&24 : Exemples des avens du site Win Timdouine 37

Images25&26 : Au sein du laboratoire LAGAGE ANNEXE2

Image27 : Observation d’un faciès géologique ANNEXE2

Image28 : Mesures hydrochimiques de terrain, puits et bassin de l’Association du village Asofid à

Tazentoute ANNEXE2

Images29, 30, 31&32 : Lors de la préparation, du déplacement et de l’installation de l’auto-

échantillonneur au sein de la grotte ANNEXE2


Master S.T : Hydrologie de Surface et Qualité des Eaux A.U : 2013/2014 VIII

Image33 : A l’intérieur de la grotte Win Timdouine ANNEXE2

Images34, 35, 36, 37&38 : l’auto-échantillonneur utilisé au cours de cette étude ANNEXE2

Image39 : Un marteau utilisé lors des études géologiques ANNEXE2

Image40 : Matériels spéléologiques d’initiation pour l’entrée à la grotte ANNEXE2

Images41, 42, 43&44 : Appareil isotopique du LAGAGE, ainsi que la préparation des échantillons

dans les chariots ANNEXE2

Images45&46 : Spectrophotomètre à U-V (à droite), et spectrophotomètre à flamme (à gauche)

ANNEXE2

Image47, 48&49 : Parmi les verreries du LAGAGE ANNEXE2


Master S.T : Hydrologie de Surface et Qualité des Eaux A.U : 2013/2014 1

A. INTRODUCTION GENERALE ET PROBLEMATIQUE

La rivière souterraine Win Timdouine (la grotte des lacs, en langue locale) est la plus

longue de son genre dans l’Afrique (19km des galeries). Pour une étude délicate d’une

région Karstique, de telle importance, le chercheur nécessite l’utilisation de plusieurs

disciplines scientifiques, Géologie, Hydrogéologie, Chimie, Hydrologie, Climatologie, et

Spéléologie, afin de bien cibler l’objectif souhaité.

La région d’Imouzzer des Ida-Ou-Tanane au Nord de la ville d’Agadir, est un

domaine célèbre par ses sources d’eau, gorges, grottes, et cascades… Le site de Win

Timdouine est un secteur riche en formes Karstiques et sources d’eau souterraines à partir

du plateau de Tasroukht jusqu’à Tazentoute vers le SW (source Tamlalt, Win Timdouine,

Tanguit…), et même après Tazentoute jusqu’au village Aguerd dans le même sens (source

Tirhanimine, les trois sources de Tanit…).

Dix-neuf échantillons d’eau ont été prélevées depuis le plateau de Tasroukht jusqu’au

village Aguerd, parmi lesquels les trois premières sources : la source Tamlalt (dans le

plateau), la source Win Timdouine (la résurgence de la rivière souterraine, au bas de la

falaise du plateau), et la source Tanguit au voisinage de Win Timdouine.

Les échantillons d’eau sont analysés sur le terrain (paramètres physiques) et au

laboratoire (éléments majeurs, traces et isotopes). Les résultats des analyses physico-

chimiques seront discutées dans la partie IV, afin d’essayer de mettre en évidence la

relation qui existe entre la roche et l’eau, ou plus précisément entre la variation spatiale et

la variation chimique des sources d’eau dans la région.

Après avoir situé le secteur d’étude, les conditions climatiques de la région sont

données dans le premier chapitre. Le contexte géologique est présenté dans le deuxième

chapitre. Le troisième chapitre est consacré à l’hydrogéologie et la spéléologie du site Win

Timdouine. Le dernier chapitre est consacré à l’approche hydrochimique des eaux de

Tazentoute en générale et du site Win Timdouine en particulier.



B. SITUATION GEOGRAPHIQUE

Au Nord d’Agadir, à environ 57Km dans les montagnes d’Imouzzer des Ida Outanane,

se trouve la grotte des lacs« Win Timdouine ».

La région d’Ida-Ou-Tanane, est limitée (voir schéma ci-après, figure 1) :

Au Nord, par l’oued Tinkert et l’oued Tamri qui marquent le passage de la

zone plissée des Ida Outanane à la zone tabulaire du plateau des Haha ;

A l’Ouest, par l’océan Atlantique avec une côte découpée, à reliefs

plongeant brutalement dans la mer ;

A l’Est, par la vallée de l’oued Issen (ou couloir d’Argana) qui sépare les

Ida Outanane de la haute chaîne primaire (paléozoïque) ;

Au Sud, par la retombée brutale des plis de Jbel Lgouz (la vallée effondrée

du Souss).

Notre travail est focalisé sur le site de Win Timdouine dont les coordonnées sur la carte

topographique d’Imouzzer au 1/50000 sont X=122, Y=415 et altitude Z=1400m, et les

coordonnées GPS sont : Latitude (30.680374° N), et Longitude (-9.344738° W).

L’accès au site Win Timdouine, se fait par deux voies principales :

La route nationale RN8 en direction de Marrakech jusqu’au km 49 au panneau

indicateur et prendre la route goudronnée 7003 étroite et sinueuse jusqu’au

parking situé à environ 200m de l’entrée de la grotte (voir schéma ci-après,

figure 1) ;

La route nationale N1 en direction d’Essaouira, au village Aourir suivre la

direction d’Imouzzer Ida Outanane et à quelques km du centre rural d’Imouzzer

prendre à droite la route goudronnée qui mène à la grotte.



Figure1 : Schéma montre la situation géographique du site Win Timdouine, ainsi qu’un extrait pour le plateau de Tasroukht avec projection du réseau souterrain Win

Timdouine (en haut à droite).



Les oueds sont imposés dans le relief. Le réseau hydrographique est très dense et

comprend deux grands systèmes :

Le système atlantique où tous les oueds sont côtiers, écoulant leurs eaux d’Est

en Ouest. Ce système draine principalement deux bassins versants : celui de

l’oued Tamri (le talweg le plus long est de l’ordre de 110km) et celui de l’oued

Tamraght.

Le système du Souss, dans lequel les oueds s’écoulent sensiblement vers le sud

soit en direction de l’Oued Issen soit de l’Oued Souss.

Administrativement, le site Win Timdouine fait partie de Tazentoute, commune

Idmine, préfecture d’Inezgane Ait Melloul, Wilaya Agadir, Région Souss Massa Draa.

En plus de son importance touristique (grottes, sources, gorges, cascades, patrimoine

local,…), la région d’Imouzzer des Ida Ou Tanane est un site de grande importance pour

les scientifiques (Géologues, Archéologues, Hydrogéologues, Ecologistes, Biologistes…).

Le site de Win Timdouine est célèbre par le plus grand réseau karstique de l’Afrique

du Nord (19km des galeries).



CHAPITRE I : HYDROLOGIE ET CLIMATOLOGIE

Le climat de la région d’Imouzzer des Ida Ou Tanane représente le contexte d’un

climat semi-aride très variable. Ce climat subit l’influence de plusieurs facteurs locaux et

régionaux parmi lesquels on site : les latitudes d’une région présaharien (une aridité

puissante de la Sahara Africaine) et la haute altitude des chaines montagneuses du Haut

Atlas, ainsi que l’influence océanique (océan Atlantique).

Le parallélisme, l’interférence entre ces facteurs et la complexité exigeante qu’ils

obligent, font de l’étude climatique une importance inévitable comme étape préliminaire

pour les scientifiques afin de construire une idée globale sur la région pour des études –en

particulier- hydrologique (hydrodynamie souterraine, infiltration, ETR, débit ….).

Les données climatologiques utilisées sont celles des stations d’Imouzzer et du

Barrage Abdelmoumen respectivement situées à 15Km à l’Ouest et à 6 à 7Km à l’Est du

site WT.

1. Précipitation

La pluviométrie moyenne annuelle est de 387mm au barrage Abdelmoumen et de

450mm à Imouzzer.

Le diagramme ci-dessous (figure 2) montre l’évolution pluviométrique entre les

années 1932 et 2009 enregistré par la station d’Imouzzer, identifiée par les coordonnées :

X=109,600 ; Y=415,250 ; et Z=1310m :



Figure2 : Pluies annuelles au niveau de la station d’Imouzzer (1932-2009), DNP : données non disponibles.

Il est indiscutable que la tendance générale des pluviosités évolue vers la

sècheresse. En négligeant les données non disponibles, trois principaux blocs apparaissent

dans ce diagramme de la gauche (les données les plus anciennes) vers la droite (données

plus récentes) :

Un premier bloc des données, avec un maximum d’environ 1060mm et six

années connaissent une pluviosité supérieure à 500mm durant dix années

consécutives entre 1938 et 1948 (la période la plus représentative) ;

Un deuxième bloc des données, avec un maximum d’environ 980mm et

cinq années d’une pluviosité supérieure à 500mm durant dix années

consécutives entre 1968 et 1978 ;

Un troisième bloc des données, avec un maximum d’environ 507mm et

deux années d’une pluviosité supérieure ou égale à 500mm durant dix

années consécutives entre 1999 et 2009.

Le tableau suivant présente le résumé de l’historique pluviométrique :



Tableau1 : Comparaison historique entre les paramètres de pluviosité de la région d’Imouzzer.

La période 1938-1948 1968-1978 1999-2009

Précipitation max (en mm) 1060 980 505

L’année du maximum 1939 1970 2002

Précipitation min (en mm) 360 300 235

L’année du minimum 1944 1972 2007

Max-Min 700 680 270

Précipitation moyenne (en mm) 620 553 380

Nombre des années plus pluvieuses

que 500mm

6

5

2

Pour faciliter la lecture de cette comparaison, on a procédé à réaliser ce bloc-

diagramme ci-dessous :

Figure3 : Comparaison historique entre les paramètres de pluviosité de la région d’Imouzzer.

Au barrage Abdelmoumen, les données disponibles sont regroupées dans le tableau

ci-après (page suivante, Tableau2) :



Tableau2 : Les précipitations mensuelles d’Imouzzer des Ida-Ou-Tanane, enregistrées par la station du barrage Abdelmoumen entre 1984 et 2012.



Le diagramme ci-dessous (figure 4) représente la variation de la moyenne annuelle

de précipitations enregistrées dans la station Abdelmoumen :

Figure4 : Pluies moyennes annuelles enregistrées dans la station Abdelmoumen (1984-2012).

L’objectif de la figure 5, est la discussion de la répartition et l’hétérogénéité des

précipitations moyennes mensuelles de la région, fournies par la station Abdelmoumen qui

se trouve à 6 Kilomètres à l’Est de Win Timdouine :

371,5

399,5

113,7

913,7

394,5

533,1

366,0

221,2

132,2

381,7

157,4

1042,3

541,4

455,9

130,3

245,1

168,0

332,0

273,4

469,8

258,1

269,2

97,2

133,6

386,3

1090,9

748,3

60,0

0,0

100,0

200,0

300,0

400,0

500,0

600,0

700,0

800,0

900,0

1000,0

1100,0

Précipitations Annuelles de la région d'Imouzzer des I-O-T entre 1984 et 2012 (Station Abdelmoumen)

: Précipitations annuelles supérieures à 1000mm/an

: Précipitations annuelles entre 500 et 1000mm/an

: Précipitations annuelles entre 100 et 500mm/an, les plus proches à la moyenne (=387mm/an)

: Précipitations annuelles inférieures à 100mm/an.



Figure5 : La répartition et l’hétérogénéité des précipitations mensuelles, d’après les données enregistrées par

la station Abdelmoumen entre 1984 et 2012.

La précipitation mensuelle maximale est celle du mois de Décembre (532.9mm) de

l’année pluviométrique 2009/2010 qui était l’année la plus pluvieuse (1090,9mm) durant

les 30 dernières années depuis 1984. Ce maximum est suivi, en gros, par le mois de Février

(387,3mm de la même année pluvieuse), puis Janvier (375,5mm de la deuxième année

pluvieuse 1995/1996), ensuite Novembre (277,7mm de 2010/2011), Octobre (204,8mm de

1993/1994), et Mars (173,4mm de 1990/1991).

Les précipitations moyennes mensuelles montrent que le mois Décembre est le plus

pluvieux (de 94,4mm), suivi de Novembre (64mm), et Février (63,2mm) ; puis Mars

(47,2mm), Janvier (44,9mm), et Octobre (32,5mm) ; ensuite les mois Avril, Mai,

Septembre, Août, Juin, et enfin Juillet (0.9mm).

Le bilan tiré des données pluviométriques fournies par les deux stations (station

Imouzzer et station du barrage Abdelmoumen) c’est que la pluviométrie de la région

décroit. Cette énonciation, s’est confirmée par le fait qu’il n y a pas des précipitations

annuelles inférieures à 100mm avant 2006 ! En effet, la région a connu deux années

pluviométriques, très rapprochées, de pluie inférieure à 100mm/an : la première, au milieu

de la première décennie du siècle actuel (en 2006/2007 de 97.2mm/an), et la deuxième

dans la deuxième année de la décennie actuelle (en 2011/2012 d’une valeur de 60mm/an),

sans oublier l’aridité anormale des deux dernières années (2012/2013 et 2013/2014).



2. Ruissellement

Le plateau de Tasroukht est un plateau avec très peu de ruissellement, à cause de la

formation carbonatée dominante qui représente une dalle en calcaire et dolomie très

fracturée où se développe une quantité des dolines en nombre dénombrable, des puits

absorbants et des fuites facilitant l’infiltration et la percolation des eaux dans le massif

carbonaté. En effet, les témoins de cette grande infiltration, sont surtout les paysages du

plateau : vallées sèches, dolines, avens...

3. Température

A la station Abdelmoumen, la moyenne de la température est de l'ordre de 10.4°C

pour le mois le plus froid (Janvier) et de 28.9°C pour le mois le plus chaud (Août). La

moyenne annuelle est de 18.8°C.

A Imouzzer, le climat est sensiblement plus frais et plus doux, la moyenne

annuelle des températures est de 17°C. La moyenne des deux mois les plus chauds

(Juillet-Aout) est de 33°C (Bouchaou et Beraaouz, 2011).

4. Débit à la source

La source de Win Timdouine est l’exutoire principal du système aquifère ayant

pour le bassin hydrogéologique le plateau de Tasroukht. L’historique des jaugeages

montre que les débits varient entre 1,5 l/s et 550 l/s.

Les cas exceptionnels, étaient surtout (Bouchaou et Beraaouz, 2011) :

Débits maximaux : le 25/02/1988 (544.2l/s), le 11/03/1988 (290l/s), le

11/11/1991 (243l/s), le 12/11/1991 (180l/s), et le14/11/1991 (166l/s).

Débits minimaux : le 09/06/1987 (1,43l/s), et le 10/07/1987 (1,5l/s).

Le 06 Mars 2014, le débit que j’ai mesuré en utilisant la simple méthode du

flotteur temps-distance-section, le résultat a été 10l/4s, soit 2.5l/s.



5. Evènements historique

En Février 1988, c’était la période du débit maximal (544.2l/s), 9 spéléologues

amateurs ont été bloqués à l’intérieur de la grotte Wi Timdouine (6 Marocains et 3

étrangers).

Ils ont pénétrés à la grotte le Dimanche 21 février 1988, pour rester 4 jours en

danger sous le plateau de Tasroukht quand le niveau d’eau à l’intérieur de la grotte

était trop élevé. En effet, le débit de l’eau est augmenté considérablement conséquent

des pluies qui se sont abattues sur tout le sud du Pays la journée du Dimanche.

Les services de sécurité marocaine (1’inspection générale de la protection civile

de Rabat, le gouverneur de la province d’Agadir, et la Gendarmerie Royale) et

française (centre opérationnel direction de la sécurité civile) ont participé vivement

pour faire sortir les spéléologues bloqués, dont deux étaient en état difficile. La

première tentative a été réalisée le Mercredi 24 Février, mais ils n’ont pas réussi dans

la mission de leur évacuation qu’au Jeudi 25 Février 1988.

Le blocage de ces 9 spéléologues dans la grotte a été causé par les pluies

torrentielles qui se sont abattues à la fin de Février 1988 (la précipitation moyenne du

mois Février était 129mm) sur la région.



CHAPITRE II : GEOLOGIE DU SITE WIN

TIMDOUINE

1. Contexte géologique de la région d’Imouzzer des Ida-Outanane

Les Ida-Ou-Tanane, est une région géo-morphologiquement limitée au Nord par l’Assif

Tinkert, à l’Est par l’Assif n’Ait Moussa (Oued Issen), au Sud par la vallée du Souss et à

l’Ouest par l’océan Atlantique.

Les sédiments secondaires des Ida Ou Tanane représentent la couverture sédimentaire

plastique déposée sur le matériel primaire induré, visible seulement dans la zone axiale de

la haute chaine, aux Ida-Ou-Mahmoud. Cette couverture secondaire a été fortement plissée

pendant les diverses étapes de la surrection de la chaine atlasique au Tertiaire. Ces

plissements se sont traduits par la formation d’anticlinaux étroits et de synclinaux plus

large (Ambroggi, 1963), (voir Figure ci-dessous).

Figure6 : Coupe de la zone méridionale du Haut Atlas Occidental (d’après Ambroggi, 1963).

L’érosion récente a arasé partiellement ces anticlinaux qui devaient culminer vers

2000 ou 2500m, et les a nivelés à une altitude voisine de 1500m. Le centre de ces

anticlinaux a été érodé pour donner des dépressions presque fermées. Par contre les

synclinaux n’ont subi que très peu l’effet de l’érosion et offrent de belles surfaces

structurales grâce à la présence, au sein des marnes crétacées, d’assises de calcaires

compacts (Ambroggi, 1963).

Cette région représente le massif montagneux le plus élevé et le plus affecté par la

tectonique (failles et plissements) du Haut Atlas atlantique. Au Nord des Ida Ou Tanane, le

S



relief devient monotone et on entre dans le paysage tabulaire des Haha, quant au Sud il

s’étend la vallée de Souss (paysage de la plaine).

En ce qui concerne le site de cette étude, le secteur de Win Timdouine : Il s’étend

depuis l’Assif Tamraght jusqu’au Taourirt My Ali. Toutes les formations géologiques de

ce secteur appartiennent au Jurassique (Bouchaou, et Beraaouz, 2011).

Figure7 : Extrait de la carte géologique du Maroc1985 d’une échelle de 1/1.000.000, pour situer le secteur

de Win Timdouine.



2. Lithostratigraphie du site Win Timdouine

La coupe ci-dessous représente tous les faciès rencontrés depuis le sommet de Taourirt

My Ali au N-E de Win Timdouine, jusqu’à Tazentoute au S-W. L’entrée de la grotte Win

Timdouine est indiquée par une étoile ( ).

Figure8 : Coupe stratigraphique depuis Taourirt My Ali jusqu’à Tazentoute en passant par la grotte Win

Timdouine (Ambroggi, 1954).

Cette coupe a été levée depuis la rive gauche de l’Assif Tamraght (Assif N’Tanit)

suivant une orientation NE-SW en commençant par la bordure du plateau de Tasroukht (la

butte Taourirt My Ali) pour aboutir à un chenal situé à 1km en amont de Tazentoute et en

passant par l’entrée de la rivière Win Timdouine et Zaouia Tizgu’N’Chorafa.

La description des principaux faciès lithologiques rencontrés est la suivante :

1. Deux barres calcaires séparées par une série de 50 m d’épaisseur constitués de

marne et marno-calcaires de couleur chocolat d’âge Kimméridgien (environ

152Ma) ;



Image1 : Les deux premières couches dans le log.

2. Marne chocolatée du Sequanien ;

Image2 : La 2ème formation géologique comme elle apparait dans le plateau.

3. Calcaire gris clair assez fragile (sans faune), marqué par des Lapiaz (érosion

hydraulique), et présentant des dolines en surface. Ce calcaire constitue la

couverture du plateau de Tasroukht (ou le toit du réseau souterraine Win

Timdouine). L’épaisseur de cette couche est de 10 à 15m et d’âge Rauracien

supérieur ;



Image3 : Couche de calcaire gris clair assez fragile, dalle du réseau souterrain Win Timdouine.

4. Marne calcaire gris clair et marne feuilletée violacée, gypsifière. Ce niveau

dessine sur la bordure Nord du plateau (à environ 1400m d’altitude) des

auréoles claires dépourvues de végétation (sert d’une marque de l’érosion en

nappe qui s’installe généralement dans les collines où on rencontre un sol

fragile facile à éroder). La couche d’âge Rauracien moyen varie en épaisseur de

10 à 15m ;

Image4 : Formation N°4 d’âge Rauracien moyen.

5. La formation géologique où se développe la grotte WT : calcaire dolomitique

blanc ou gris (à gris noirâtre) assez compacte. Les cristaux de calcite sont brillants

au soleil, le contenue fossilifère correspond surtout à des Lamellibranches de

différentes tailles millimétrique à centimétrique jusqu’à 6cm, et des Brachiopodes



de couleur sombre sous forme de débris parfois complet. Cette formation a une

épaisseur d’environ 50m.

Image5 : La formation géologique carbonatée, où se développe le réseau souterrain Win Timdouine.

Pour la tectonique, ce niveau (numéro 5) correspond au niveau le plus mouvementé

(surtout fracturé) où on observe des décrochements senestres et dextres (image

suivante).

Image6 : La couche calcaire N°5, tout près de l’entrée de la grotte où apparait son bassin de captage des

eaux en bas à droite.

Vers la base de ce niveau du Rauracien inférieur se développe le réseau

karstique de la rivière souterraine de WT suivant une fracture verticale principale de

direction généralement NE-SW pour le premier quart du réseau, et ESE-WNW pour les

trois derniers quarts, et ce en creusant par dissolution la formation (voir schéma ci-

après, figure 9).



Figure9 : Schéma explicatif de la falaise carbonatée 5 où apparait l’entrée de la grotte Win Timdouine au niveau

d’un décrochement sénestre.

6. Marno-calcaire gris sombre et marne grise ou blanchâtre d’âge Oxfordien

(environ 156Ma) très riche en fossiles (Brachiopodes, Lamellibranches, et

Gastéropodes), et représente des auréoles de recristallisation de la calcite

(Géodes), notamment tout près de l’entrée de la grotte Win Timdouine (voir

figure 7). Ces couches constituent dans l’ensemble environ 20m d’épaisseur ;

Image7 : Marno-calcaire gris sombre et marne grise ou blanchâtre d’âge Oxfordien, Formation N°6.



7. Calcaire dolomitique du callovien supérieur (environ 160Ma) en gros banc

d’une dizaine de mètres d’épaisseur à la base de laquelle émerge la petite

source Ain Tinquit qui tarit en période de sécheresse (elle se trouve dans

l’Oued, sur le chemin qui mène à la grotte, entre cette dernière et son parking);

8. Calcaires et marnes vertes et violacées alternant en petits bancs d’une dizaine

de mètres environ représentant le callovien moyen (environ 161Ma) ;

9. Calcaire dolomitiques blancs coupées de niveaux marneux ou marno-calcaires

verts ou violacées correspondant au callovien inferieur (environ 162Ma) avec

une épaisseur de 15m ;

10. Grès et marnes rouges comportant vers le sommet deux niveaux de

conglomérats représentant le Dogger (entre 159 à 180Ma). L’ensemble est

d’une épaisseur de 300m à peu prés. Cette assise au flanc de laquelle le sentier

serpente longuement est encombrée d’éboulis issus des niveaux supérieurs (9, 8

et 7) ;

11. Calcaires lités et marno-calcaire sans faune visible d’environ 40m d’épaisseur,

représentant le Lias supérieur (environ180 à190Ma) (Ambroggi R. 1963) ;

12. Calcaires gris et marnes vertes, jaunes… les marnes prédominent dans

l’ensemble, et impriment au relief une topographie molle, le faciès des marnes

évoque un type lagunaire avec 200 à 250m d’épaisseur (Ambroggi R. 1963).

L’ensemble représente une alternance du Lias moyen (vers 190 à 195Ma)

(Bouchaou, et Beraaouz, 2011) ;

13. Calcaires jaunâtres, parfois gris ou blancs, dolomitiques d’une épaisseur entre

20 et 40m représentant le Lias inferieur (vers 195 à 200Ma), ils sont ployées à

la verticale au niveau de l’oued (Bouchaou, et Beraaouz, 2011) ;

14. Argile et marnes rouges-vif formant l’infra Lias (vers 200Ma) avec une

épaisseur de 10m ;



15. Basaltes dolomitiques vert-sombre très altérés, à nodules de calcédoine, et de

silice colloïdale (Bouchaou, et Beraaouz, 2011). Brown (1980) les décrit

comme formés de coulées multiples de basaltes vacuolaires, de 10 à 20m

d’épaisseur. Signalons que les âges de ces basaltes du Haut Atlas ont été

calculés par Sebai et al. (1991) et Fiechtner et al. (1992) qui proposent des

valeurs de l’ordre de 200Ma par la méthode 40Ar/39Ar (Medina et al., 1992).

Image8 : Formation basaltique N°15 dans le log.

Le village de Tazentoute est construit sur cette formation d’âge infra-Liasique.

3. Structuration et fractures du site Win Timdouine

Cette région des Ida Ou Tanane a subit des déformations consécutives à l’orogénie

atlasique. Ces déformations sont orientées sensiblement Est-Ouest conformément à la

direction générale des plissements atlasiques.

La sortie de la rivière souterraine Win Timdouine est située au bas d’une falaise

calcaire de 50 à 60m de hauteur, la grotte se développe suivant une faille décrochante,

orientée N30 conformément à la direction générale des déformations atlasiques.

L’ouverture de cette faille est de plus de 3cm au plafond de la grotte qui s’est développée

par dissolution des minéraux calcaires pour laisser un espace de plusieurs mètres carrés de

section (à la sortie de la grotte, environ 3 à 5m en longueur et 5 à 7m en hauteur). Cette

section varie, en se déplaçant vers l’intérieur de la grotte d’une manière hétérogène même

pour le bras principal (sur 9km de longueur).



Image9 : La faille décrochante suivant laquelle se développe la grotte Win Timdouine.

D’autres décrochements apparaissent tout au long de la formation (voir images ci-

avant) où la grotte se développe (formation 5), et aussi dans les formations voisines soit de

la même famille qui représente les failles principales, soit d’autre famille de direction

relativement proche ou de directions opposées (voir images ci-haut).

4. Plissement du site Win Timdouine

Pour la tectonique ductile, la déformation de la région d’Imouzzer des Ida Ou

Tanane comporte des anticlinaux et des synclinaux à grand rayon de courbure (figure 10).



Figure10 : Cadre structural de la région Win Timdouine (selon Bouchaou, et Beraaouz 2011).

Selon la figure ci-dessus le voisinage du site Win Timdouine est plié à deux

niveaux tout près de la grotte, si on les examine du Sud au Nord on constate :

Un axe synclinal qui se dessine entre le tracé du ravin de Zaouia

Tizgui n’Chorfa et le ravin nord. Son axe passe sensiblement par

l’entrée de Win Timdouine, remonte vers l’Est et se termine à la

bordure de la côte de Taourirt My Ali (voir figure ci-haut).

Un deuxième anticlinal passe à la bordure nord du plateau puis par le

point culminant, son axe est représenté par le trait continu.



CHAPITRE III : HYDROGEOLOGIE ET

SPELEOLOGIE

1. Le processus de Karstification

Morphologiquement, le karst est une structure géomorphologique résultant de

l'érosion hydrochimique et hydraulique de formations de roches carbonatées,

principalement de formations calcaires. Les formes d'érosion de type karstique se

manifestent dans des structures « endokarstiques », et « exokarstiques ».

Hydrochimiquement, le karst est un ensemble des formes d’érosion hydrique de

surface et souterrain, résultant de la dissolution de calcaires ou de dolomies par les eaux

souterraines rendues acides par la présence du dioxyde de carbone (Bakalowicz, 2002).

Le processus de karstification ou « Karstogénèse », qui englobe les différentes

phases de formation d’un karst, nécessite la coexistence de (voir figure 11) :

D’abord de l’eau H2O pour dissoudre la roche ;

De l’acide carbonique CO2, qui représente le moteur de cette dissolution

par l’acidité qu’introduit ;

Et un gradient hydraulique, pour évacuer les matières dissoutes et

renouveler l’eau (gravité…).

Tout le phénomène se passe suivant deux équations principales :

1. Dissolution du CO2 dans l'eau :

CO2 + H2O ⇋ H2CO3 (l’acide carbonique)

Puis

H2CO3⇋ H+ + HCO3- (les bicarbonates)

2. Dissolution de la calcite (CaCO3) :

CaCO3 + H2O + CO2⇋ Ca2+ + 2 HCO3-



Figure11 : Schéma de dissolution des roches carbonatées (karstification) (d’après Bakalowicz,

2002).

La figure qui suit, montre les étapes de formation du système karstique et la

création de la grotte avec une rivière souterraine et des lacs comme le cas de Win

Timdouine.

Figure12 : Blocs diagrammes expliquant les étapes de formation d’un réseau souterrain.

2. Le système karstique du plateau de Tasroukht

Le plateau de Tasroukht est un système karstique actif qui se développe dans les

calcaires dolomitiques du Rauracien inférieur et qui présente une série de galeries plus ou

moins rapprochées, peu étagées (puissance de la couche karstifiable de l’ordre de 50m) et

dont la morphologie est tributaire de l’encaissant et du régime hydrodynamique.

Le développement du karst est favorisé par le gradient hydraulique, une humidité

importante quoique contrastée (les précipitations comprises entre 240 et 505mm/an à



Imouzzer des-Ida-Ou-Tanane comme par exemple, pour la période entre 1999 et 2009) et

par l’ampleur de la fracturation (direction préférentielle NNE).

Les circulations aquifères actuelles résultent de la configuration géologique et

stratigraphique mais également du régime des précipitations et de la condensation au

contact des masses d’air de l’Atlantique tout proche du domaine atlasique (Fizaine et

Gamez, 2007).

3. Spéléologie et formes Karstiques

Parmi les formations karstiques, les plus répondues : les formations carbonatées. Mais,

effectivement il y on a d’autre de moindre importance (notamment au Maroc) : formations

des roches gypsifères, formations des roches salines, formations gréseuses… le karst de

Win Timdouine s’est développé au niveau des formations carbonatées (calcaire et

dolomie).

En spéléologie comme en Hydrogéologie karstique, on distingue deux familles de

formes karstiques (endokarstiques et éxokarstiques). La figure 13 représente l’ensemble de

ces formes karstiques.



Figure13 : Représentation schématique, d’un paysage karstique (Bakalowicz, 1999).

a. Les Spéléothèmes :

Sont des formes karstiques souterraines, dénommés aussi par : concrétions,

ou encore formes endo-karstiques (voir schéma ci-après).



Figure14 : Représentation schématique de l’intérieur d’une grotte.

Parmi les Spéléothèmes qu’on peut rencontrer au sein de la grotte Win Timdouine,

on a :

Les stalactites :

Sous forme des tiges ou plutôt, trombe

(épais à la base en haut et s’amincisse

vers le bas) de la roche karstifiée fixés

au plafond de la grotte et dirigés vers le

sol. Ils sont creusés de l’intérieur où

l’eau chargée en carbonates de calcium

(CaCO3) s’écoule. Les stalactites se

forment couche par couche grâce aux

renouvellements des eaux saturées en

CaCO3, en respectant le principe de la

création d’une branche de l’arbre (de

l’intérieur vers l’extérieur) (voir image

ci-contre).

Les stalagmites :

Sont des accumulations verticales de la roche karstifiée tombés sous forme d’une

goutte d’eau chargées en CaCO3, au contact avec le sol de la grotte, le gaz carbonique CO2

Image10 : Photo d’une stalactite de Win

Timdouine (Bouchaou et Beraaouz, 2011).



s’échappe et l’eau H2O s’écoule, tandis que le CaCO3 se précipite sous forme solide en

créant des couches superposées l’une sur l’autre…

Image11&12 : Des stalagmites de Win Timdouine.

Chaque stalagmite doit être couplée d’une stalactite dans un paysage très

magnifique au moins dans les photos et films documentaires en raison de l’obscurité

absolue des grottes, quand l’éclairage du spéléologue ne suffit que d’éclairer un cercle très

limité devant lui.

Les Colonnes :

La stalactite continue à évolue vers le bas, et dans le sens inverse la stalagmite suit

son évolution vers le haut dans une évolution extrêmement lente… après un certain

période (plusieurs milliers d’années) la stalactite rejoigne « sa sœur » la stalagmite pour

donner une colonne unifiée (voir les images 13 et 14).



Image13&14 : Formation d’une colonne par jonction de stalagmite et stalactite.

Les draperies :

Lorsque la grotte représente un plafond relativement pentu, la formation d’une

stalactite se suit en deux dimensions vers le bas et suivant la pente. En effet, les stalactites

ici donnent des draperies fins en extension et continues en longueur et profondeur, parfois

transparents avec des jolies couleurs selon leurs compositions minéralogiques : ocre,

rouge, et rose sont des couleurs du fer (images suivantes).



Image15, 16&17 : Draperies de plusieurs formes (Mars 2014, et Bouchaou et Beraaouz, 2011).

Les gours :

Sont des endroits creux dans le réseau souterrain, qui contient de l'eau permanente.

Retenue par une digue qu'elle a elle-même formée par la cristallisation des minéraux de

calcite sur les bords en formant une barrière fermée sur elle-même, constituée de

rhomboèdres (système géométrique de cristallisation) de calcite. On peut rencontrer des

gours de toute taille, depuis les micro-gours, jusqu’aux lacs sous forme de gours.

Les disques et marmites :

Les disques de calcite se forment au plafond des grottes. Ce sont des concrétions

plates et circulaires de diamètres décimétriques à métriques, d’orientation quelconque,

toujours fixées par une de leurs bordures. Sous l'effet de la gravité, leur poids les fait chuter

du plafond et on les retrouve sur le sol de la grotte.



Image18&19 : Images des marmites et disques (Mars 2014, et Bouchaou et Beraaouz, 2011).

Autres merveilles :

En fait, ces merveilles décrites ci-dessus ne représentent que peu d’exemples de la

réalité d’une grotte de telles caractéristiques comme Win Timdouine la plus longue grotte

connue en Afrique (19Km de galeries). En réalité le brusque changement dans l'équilibre

chimique provoque la précipitation des carbonates de calcium sous divers formes, dont on

ne peut pas les limiter dans les six exemples précédemment cités…

b. Les formes exo-karstiques :

Sont des formes karstiques superficielles, qui comprennent : les travertins, les lapiez,

les dolines, les vallées sèches, …

Les travertins :

Les formations de travertins (tufs calcaires) sont très abondantes dans le site de WT,

et tapissent les falaises de calcaires dolomitiques du jurassique au niveau des chutes d’eau

ou de sources (image suivante).



Image20 : Travertins avec écoulement des eaux uniquement en période pluvieuse.

Les lapiez :

Le plateau du Tasroukht est très riche en Lapiez, ils s’agissent des formes ouvertes,

produites par l’érosion hydrique en suivant des diaclases parallèles à la ligne de plus grand

pente, de profondeur de quelque centimètres (image ci-dessous).

Image21 : Lapiez du plateau de Tasroukht (Mars 2014).

Les dolines :

Ce sont des dépressions fermées allant de quelques mètres de diamètre à des

centaines de mètres (Poljés). Leur formation est liée à l’évolution d’un trou absorbant puis

un affaissement rapide de la roche (voir figure 15). Souvent le fond des dolines est tapissé

d’argiles de décalcification (terra rossa) provenant du fait que les calcaires contiennent un



certain pourcentage d’argiles. Ces dépressions tapissées d’argiles et colmatées constituent

les seuls champs de culture et donnent naissance parfois à des lacs en pays calcaire.

Figure15 : Etapes de formation d’une doline.

Le plateau de Tasroukht est plein des dolines en nombre dénombrable, précisément,

au-dessus du réseau karstique Win Timdouine d’une manière montre la relation étroite

entre les formes exo-karstiques et la cavité interne (voir l’image 21).

Image22 : Doline dans le plateau de Tasroukht d’environ 10m de diamètre (Mars 2014).

Les avens :

Connue aussi par trous absorbants ou encore puits naturels. Ils constituent des points

de perte des eaux de surface et jouent un rôle important dans le développement des réseaux

souterrains en drainant les eaux météoriques vers la cavité souterraine. Ces avens drainent

également les matières en suspension (en raison de leurs ouvertures importantes) lors des

événements pluvieux ce qui rend troubles les eaux de sources (voir les images

correspondantes).



Image23&24 : Exemples des avens du site Win Timdouine (Mars 2014).

Les vallées sèches :

Comme leur nom l’indique, sont des vallées des régions karstiques où les eaux de

pluies s’infiltrent généralement en entière, au niveau des dolines, puits absorbants, et fuites

d’eau vers le réseau souterrain. Or, les vallées, ou plutôt les anciennes vallées ne gardent

de leur fonction que le nom.

Il y a une vallée sèche à l’Est de la Grotte Win Timdouine, si on monte vers le

plateau par le chemin non goudronné, on l’observe à droite tout au long du chemin entre la

formation N°5 et le terrasse du plateau.

La coupe suivante (figure ci-après) donne la position du réseau karstifié de Win

Timdouine dans son contexte géomorphologique (voir la figure 16).



Figure16 : Schéma illustre le réseau souterrain Win Timdouine dans son contexte géomorphologique.



4. Cartographie de la grotte Le plan du réseau karstique réalisé à l’aide des relevés de Trillo et al. (1981, et 2002)

ainsi que des données des spéléologues de l’ASA et l’ASS, est présentée dans la figure 17.

Cette carte donne la représentation simplifiée du réseau souterrain Win Timdouine,

depuis l’entrée de la grotte (0m) jusqu’au dernier point exploré à nos jours la Puerta

d’Alcala (7297m) à l’Est de la source WT, en localisant les points les plus importants (les

premiers lacs, le Comptoir, le Balcon, le Studio, le Métro, la Grande salle, la Puerta

d’Alcala, etc). En plus d’un agrandissement détaillé de l’entrée de la grotte jusqu’au

deuxième lac.



Figure17 : Carte simplifiée, de la rivière souterraine de Win Timdouine à Tazentoute (Haut Atlas Atlantique, Agadir, Maroc).



CHAPITRE IV : APPROCHE HYDROCHIMIQUE

DE WIN TIMDOUINE

Nous avons analysé 19 échantillons, dont 10 de Tazentoute, et le reste d’Assaka (N°10,

11, 12, 13 et 14), Tanit (N°15 et 16) et Aguerd (N°17 et 18). Les résultats des analyses

sont présentés dans les tableaux suivants. Cependant, les interprétations détaillées seront

focalisées notamment sur les trois sources qui concernent l’objectif de ce mémoire (voir la

carte ci-après) :

1. La source Tamlalt (au pied de Taourirt My Ali sur le plateau) ;

2. La source Win Timdouine (à la base de la falaise du plateau de Tasroukht),

et sa grotte (à l’intérieur) ;

3. Et la source de Tanguit (au contrebas de Win Timdouine vers l’Est, au

voisinage du village Tizgui N Chorfa).



Figure18 : Extrait de la carte topographique d’Imouzzer des Ida Ou Tanane, pour le plateau de Tasroukht et les trois sources

identifiées.



L’objectif de cette étude hydrogéochimique est de caractériser les eaux des points

d’eaux échantillonnés et de chercher la relation qui existe entre la géologie et

l’hydrochimie.

La première partie concerne l’hydrochimie élémentaire des eaux :

- Les caractéristiques physico-chimiques (Température, pH, et Conductivité

Electrique) de tous les échantillons ;

- Caractérisation chimique des eaux (éléments majeurs) ;

- Et la détermination des faciès chimiques.

La deuxième partie porte sur l’étude isotopique des eaux de la rivière souterraine

Win Timdouine, depuis la résurgence jusqu’au 5ème lac, afin de discuter l’origine de cette

eau en se basant sur les rapports des deux isotopes stables de la molécule d’eau :

Deutérium (2H) et l’Oxygène 18 (18O).

1. Hydrochimie élémentaire

a. Caractéristiques physico-chimiques des eaux

Les données enregistrées lors des compagnes de mesures au niveau du site Win

Timdouine sont présentées dans le tableau suivant :

Tableau3 : Paramètres physico-chimiques des eaux de la région de Tazentoute, Assaka, Tanit et

Aguerd.

Ordre Description T (°C) CE [µs/cm] pH

1 Source Tamlalt, (Plateau) 15,9 1318 7,2

2 Résurgence de Win Timdouine 12,5 401 8,34

3 Source Tanguit 14 1333 8,18

4 Puits Tizgui'N'Chorfa 20,8 1266 7,8

5 Vallée de Tamraght 19,4 1238 7,94

6 Puits1 Tazantoute (Asofid) 21,9 1104 7,46

7 Puits2 Tazentoute (Tinfit) 19,7 1420 7,5

8 Source Tazentoute (Tinfit) 19,7 935 8,06

9 Source2 Sud Tazentoute (sur la route) 18,7 475 7,75

10 Forage d'Assaka 21,4 1214 7,71

11 Puits1 d'Assaka (Bahaj) 20,9 1086 7,15

12 Puits2 d'Assaka (Agricole) 20,7 1180 7,42

13 Puits3 d'Assaka (Talalt Melouene) 24,2 1193 7,61

14 Source Tirhanimine (Brahim O ali) 17,4 808 8,34

15 Source2 Tanit (Oumlalal) 24,3 619 7,19

16 Source3 Tanit (Ouzid) 19,3 1101 8,09

17 Puits Aguerd 21,6 1953 6,97

18 Source Ighzrounifis (SW d'Aguerd) 24,3 670 7,64

Moyenne 19,81 1073 7,68

Maximum 24,3 1953 8,34

Minimum 12,5 401 6,97



La Température

La température des eaux des échantillons étudiés est comprise entre 12,5°C et

24,3°C. La valeur la plus basse est rencontrée au niveau des eaux de la grotte de Win

Timdouine, due effectivement à l’environnement interne de la grotte relativement froid. La

valeur maximale est mesurée au niveau des sources Oumlalal et Ighzrounifis

respectivement à Tanit et Aguerd qui se situent loin de Win Timdouine vers le SW (plus

de 18km). La moyenne est de 19,8°C en dépassant la température de l’air de la région de

deux degrés environ (voir figure ci-dessous).

Figure19 : Représentation graphique, de l’évolution spatiale de la température des échantillons étudiés

depuis le plateau de Tasroukht (1) jusqu’au village Aguerd (18=source Ighzrinifis).

Le potentiel de l’ion Hydrogène (pH)

La moyenne du pH des eaux étudiées est 7.68 avec un maximum de 8.34 pour la

résurgence de Win Timdouine et la source Tirhanimine, et un minimum de 6,97 au niveau

du puits Aguerd. La moyenne de l’acidité (pH) montre une eau conforme aux normes

(OMS2011 : pH=6,5 à 8,5). Le pH des échantillons étudiés est très hétérogène

spatialement (voir figure ci-après). Selon les normes marocaines ces eaux font partie de la

catégorie A1.

8

10

12

14

16

18

20

22

24

1 2 3 4 5 6 8 9 7 10 11 12 13 14 16 17 18 19

Tem

pé

ratu

re e

n °

C

échantillons

Température

T° de l'air



Figure20 : Graphique montre la variation et l’hétérogénéité du pH des eaux de la zone étudiée.

La Conductivité Electrique (CE)

Les eaux étudiées sont relativement plus minéralisées, à l’exception de quatre

exemples : Win Timdouine (401µs/cm), Source2 au Sud de Tazentoute (475 µs/cm),

Source Oumlalal de Tanit (619 µs/cm), et Source Ighzrounifis à l’extrémité SW de la zone

étudiée (670µs/cm). Ces valeurs se situent dans la marge inférieure des normes de

potabilité selon l’OMS 2011 (CE= 180µs/cm), tandis que les sources Tazentoute (Tinfit) et

Source Tirhanimine (Brahim O Ali) ont des valeurs proches de la limite supérieure de la

potabilité OMS 1000µs/cm. Les autres échantillons dépassent ces normes et vont de

1086µs/cm (puits1 Assaka) à 1953µs/cm (puits Aguerd). Sur toute la zone affectée par

l’étude, la CE connue une irrégularité et hétérogénéité spatiale en gros depuis le plateau de

Tasroukht (source Tamlalt N°1) jusqu’au Aguerd (N°17-18) (voir figure ci-dessous). Selon

les normes marocaines ces eaux ont une qualité bonne (entre 400 et 1300µs/cm) à

moyenne (entre 1300 et 2700µs/cm) en termes de CE.

6

6,5

7

7,5

8

8,5

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

Val

eu

rs d

e p

H

échantillons

pH



Figure21 : Représentation de la variation spatiale de CE pour les échantillons étudiés.

La source Tamlalt

Se trouve en Haut de Win Timdouine, dans le plateau de Tasroukht à une altitude

d’environ 1456m. Celle-ci représente la principale source d’alimentation en eau potable

pour les habitants du village Tamlalt.

La température des eaux est inférieure à la moyenne des eaux étudiées, elle

égale15.9°C. Elle a une valeur moyenne en termes de conductivité électrique (1318µs/cm),

cette valeur est non conseillée pour une eau destinée à la consommation humaine (entre

180 et 1000µs/cm selon l’OMS 2011).

Le pH de cette source est égal à 7,2 conforme aux normes de l’OMS2011 comme la

moyenne de toutes les eaux étudiées (entre 6,5 et 8,5).

La source Win Timdouine

Représente l’objectif proprement dit de ce mémoire. Elle se trouve à l’altitude

Z=1400m vers la base de la falaise carbonatée (formation N°5) dans la coupe discutée plus

haut (figure 8). Elle est comprise géographiquement entre les deux sources Tamlalt en haut

et Tanguit en bas. Son eau est la plus froide (12,5°C) sur toute la série depuis le plateau

jusqu’au Aguerd. Elle possède une eau de qualité excellente en termes de minéralisation

(CE= 401µs/cm). L’eau de Win Timdouine est utilisée pour la consommation humaine et

pour l’irrigation par la population environnante.

0

500

1000

1500

2000

2500

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

Val

eu

rs d

e la

CE

échantillons

CE [µS/cm]



La source Tanguit

Localisée dans le ravin Sud, à côté du chemin qui mène à la grotte, entre cette

dernière et son parking.

Son eau est plus chaude que celle de Win Timdouine (14°C), son pH est de 8,18.

Elle est considérée comme la source la plus minéralisée parmi les trois (CE=1333µs/cm).

Elle n’a qu’une importance moindre en raison de son débit faible, en effet, elle tarit

en période de sècheresse. Son eau s’écoule dans l’oued pour rejoindre un petit bassin à sa

rive gauche à quelques dizaines de mètres. Elle est utilisée par quelques agriculteurs du

village Tizgui N’Chorfa.

b. Caractérisation chimique des eaux

Nous avons tenu compte les paramètres chimiques suivants :

Cations : Ca++, Mg++, Na+ et K+ ;

Anions: HCO3-, Cl-, SO42- et NO3-;

En plus des éléments mineurs et traces (Fe, Mn, Sr, PO4, SiO2,

et NH4).



i. Les éléments majeurs

Ce tableau englobe les résultats obtenus pour l’analyse des éléments majeurs :

Tableau4 : Les résultats d’analyses des éléments majeurs de l’eau, pour tous les échantillons, B.I : la Balance Ionique.

Ordre Description HCO3 (mg/l) Ca (mg/l) Mg (mg/l) Na (mg/l) K (mg/l) Cl (mg/l) SO4 (mg/l) NO3 (mg/l) B.I

1 Source Tamlalt, (Plateau) 379.25 166.00 78.00 15.50 4.60 19.53 498.13 11.62 -5%

G La grotte WT (1er lac) 170,80 42,40 22,56 2,00 0,90 14,20 44,13 12,22 -3%

2 Résurgence de Win Timdouine 195.74 50.00 24.50 4.70 1.50 14.20 33.60 10.79 +3%

3 Source Tanguit 269.15 135.40 72.00 45.10 7.20 26.79 441.87 2.84 +2%

4 Puits Tizgui'N'Chorfa 318.08 143.00 72.50 38.40 4.70 31.75 454.40 0.00 -2%

5 Vallée de Tamraght 281.38 163.00 65.80 23.50 4.40 12.16 441.11 0.00 +2%

6 Puits1 Tazantoute (Asofid) 526.06 116.00 75.50 27.90 2.60 24.98 218.88 16.89 -3%

7 Puits2 Tazentoute (Tinfit) 330.32 132.00 117.00 16.10 1.20 15.28 274.46 20.79 +18%

8 Source Tazentoute (Tinfit) 195.74 113.00 44.40 10.00 1.20 9.02 317.96 4.39 -2%

9 Source2 Tazentoute (sur la route) 269.15 45.70 25.70 12.20 1.20 12.41 8.73 4.98 +1%

10 Forage d'Assaka 367.02 152.00 65.70 19.90 3.10 14.80 366.04 5.48 +0%

11 Puits1 d'Assaka (Bahaj) 360.90 119.10 52.50 23.90 3.10 13.00 232.34 5.09 +1%

12 Puits2 d'Assaka (Agricole) 305.85 148.00 53.70 16.80 3.00 13.09 373.79 4.01 -2%

13 Puits3 d'Assaka (Talat Melouene) 342.55 143.30 60.90 18.00 3.20 15.70 375.24 0.00 -3%

14 Source Tirhanimine (Br. O ali) 244.68 70.00 52.20 18.10 3.30 17.94 94.62 12.71 +13%

15 Source2 Tanit (Oumlalal) 330.32 84.30 29.40 7.50 1.90 10.14 61.50 2.85 +0%

16 Source3 Tanit (Ouzid) 281.38 129.00 63.30 26.50 4.80 11.35 332.31 0.00 +5%

17 Puits Aguerd 311.97 309.00 98.80 33.40 6.90 29.12 918.59 0.01 +1%

18 Source Ighzrounifis (SW Aguerd) 269.15 76.30 34.90 14.30 2.30 10.23 80.39 0.73 +7%

Moyenne 302,61 123,03 58,39 19,67 3,22 16,61 293,06 6,08

Max 526,06 309,00 117,00 45,10 7,20 31,75 918,59 20,79

Min 170,80 42,40 22,56 2,00 0,90 9,02 8,73 0,00



La critique des données a été effectuée à l’aide de la balance ionique. En effet,

chaque échantillon devait raisonnablement répondre à la loi d’éléctroneutralité selon

laquelle : la somme des cations (+) = la somme des anions (-)

Le bilan ionique a été définit par la loi de Schoeller (1962) :

𝐁𝐈 =(⅀𝐜𝐚𝐭𝐢𝐨𝐧𝐬 − ⅀𝐚𝐧𝐢𝐨𝐧𝐬) (⅀𝐜𝐚𝐭𝐢𝐨𝐧𝐬 + ⅀𝐚𝐧𝐢𝐨𝐧𝐬)

𝐗𝟏𝟎𝟎

Avec : cations et anions exprimés en (méq/l)

- BI



Figure22 : Répartition de la représentativité de la teneur moyenne en chaque élément à l'échelle de la région

(valeurs en mg/l).

Interprétation des données : Les normes de l’OMS 2011 pour une eau potable sont regroupées dans le tableau

qui suit.

Les moyennes des éléments majeurs mesurés pour les eaux de Tazentoute, Assaka,

Tanit et Aguerd, sont généralement conformes aux

normes établies par l’OMS en 2011. En gros ces

moyennes sont aussi conformes aux normes

marocaines, en termes des nitrates elles ont une qualité

bonne (entre 5 et 25mg/l).

Des eaux avec ces caractéristiques ne causent

aucun problème pour l’irrigation en fait.

Dans les détails, le puits Aguerd (N°17) possède

une concentration maximale en sulfate (918.59mg/l),

ainsi qu’en calcium (309mg/l). En réalité la qualité de

l’eau de ce puits (Aguerd) doit subir un contrôle de la

part des autorités responsables, car sa minéralisation est

la plus élevée observée (CE=1953µs/cm). Les normes

HCO3; 302,61

Ca; 123,03

Mg; 58,39

Na; 19,67

K; 3,22

Cl; 16,61

SO4; 293,06

NO3; 6,08

HCO3

Ca

Mg

Na

K

Cl

SO4

NO3

Tableau5 : Normes de potabilité selon l’OMS 2011.



marocaines comme celles de l’OMS, n’acceptent pas une eau de ces caractéristiques en

tant qu’une eau potable.

Tableau6 : Grille simplifiée des normes marocaines pour les eaux souterraines.

ii. Eléments mineurs et traces

Le tableau suivant englobe les résultats des éléments mineurs et traces disponibles,

analysés à l’Université Allemande Bonn :

Tableau7 : Les éléments mineurs et traces disponibles.

Les résultats d’analyse de ces éléments montrent que l’eau de la région ne présente

actuellement aucun risque d’anomalie. En effet les valeurs trouvées, pour la majorité des éléments

(surtout le Fer, le Manganèse et les phosphates) sont inférieures aux normes de plus de 10 fois.

c. Détermination des Faciès chimiques

Le diagramme triangulaire de Piper ci-dessous montre les faciès chimiques des

échantillons étudiés (Tazentoute, Assaka, Tanit et Aguerd) d’après leurs compositions

chimiques (figure ci-dessous).

Ordre Description Fe Mn Sr Phosphate Silicates Ammonium1 Source Tamlalt, (Plateau)



Figure23 : Diagramme triangulaire de Piper pour les eaux de Tazentoute, Assaka, Tanit et Aguerd.

Les échantillons étudiés se répartissent suivant deux faciès chimiques majeurs, qui sont :

Faciès chloruro-sulfaté calcique-magnésien (FCSCM) ;

Faciès Bicarbonaté-calcique et magnésien (FBCM).

Le faciès le plus dominant dans la région étudiée (Tazentoute, Assaka, Tanit et

Aguerd), est le faciès chloruré et sulfaté calcique et magnésien d’un pourcentage de

57,89% (11 échantillons). 54.54% de ce faciès sont des échantillons (6 points) collectés à

Tazentoute, entre le plateau de Tasroukht et le village Tinfit, 45.45% représente les cinq

autres points d’échantillonnage pour Assaka, Tirhanimine, Tanit et Aguerd.

Le Faciès Bicarbonaté calcique et magnésien, à son tour, occupe 42,1% sur tous les

points étudiés. Ce faciès est distribué entre Tazentoute et les autres villages au SW d’une

manière homogène 50% pour Tazentoute (4 échantillons) et 50% pour Assaka, Tanit et

Aguerd.



Sur le diagramme de Piper ci-dessus, on remarque que les échantillons sont trop

condensés pour le 1er faciès à l’exception de l’échantillon N°17 (

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LA RIVIERE SOUTERRAINE DE WIN TIMDOUINE (Haut Atlas ... riviere souterraine de … · Outanane, Hydrogéochimie, isotopes, Karst, Jurassique, Maroc. Mémoire de EZINI El Arabi Master